生物质与聚乙烯共气化过程含氮污染物生成特性数值模拟研究

上吸式气化炉中生物质与聚乙烯共气化可有效提高气化合成气的产气热值与H_(2)产率,但在共气化过程中含氮污染物的生成与排放特性尚不清晰,有待进一步研究。因此,基于颗粒动理学理论和欧拉-欧拉方法构建了上吸式气化炉中气固流动与化学反应耦合的二维数理模型,探究了空气当量比(ER)、生物质与聚乙烯混合比和水蒸气与燃料比例(S/F)对含氮污染物生成的影响规律。结果表明,在生物质与聚乙烯共气化中,NH3和HCN主要来自生物质挥发分的热解反应,主要分布于气化炉的热解区与干燥区。NO主要来自焦炭的燃烧与气化反应,其含量在氧化区最高,但随后会与焦炭、CO和H_(2)等气体的还原反应而降低。随着空气当量比的增加,NO的含量由5.17 ppmv(百万分之一的体积比,下同)逐渐增加为50.10 ppmv,而其他含氮污染物如N2O、NH_(3)和HCN的含量则下降;增加水蒸气与燃料的比例可以导致NO含量由33.74 ppmv降低到0.95 ppmv,但会促进N_(2)O的生成。此外,聚乙烯的加入可有效降低生物质气化过程中含氮污染物的生成,并且共气化过程中生物质与聚乙烯之间的协同作用会进一步抑制含氮污染物NO、NH_(3)和HCN的生成。

准好氧填埋渗滤液中含氮污染物空间变化规律

就不同层次准好氧填埋渗滤液的氨氮和总氮浓度的动态变化规律进行研究,结果表明:在3个层次的渗滤液中,氨氮和总氮浓度均呈现稳定下降的规律。在试验58周时,上、中和下层渗滤液中氨氮的浓度分别降至45.6、329和820mg/L,下降率分别为86.5%、81.7%和72.8%;在3个层次的渗滤液中,上、中和下层总氮浓度,分别由开始的2207、3511和5751mg/L降至313、240和1228mg/L,呈稳定下降的规律,可以看出,准好氧填埋结构对氨氮和总氮去除有较好的效果。

不同类型低蛋白日粮对肉鸡营养物质表观消化率、血清生化指标、含氮污染物排放的影响

试验旨在研究以可消化氨基酸为基础的不同类型低蛋白日粮对肉鸡营养物质表观消化率、血清生化指标及含氮污染物排放的影响。选取1日龄哈伯德肉鸡648只,随机分为12组,每组6个重复,每个重复9只鸡。试验采用3×4双因素设计。日粮类型分别玉米-豆粕型、玉米-豆粕-棉粕型、玉米-豆粕-花生粕型。各阶段日粮蛋白标准水平为22%、20%、19%,其余蛋白水平在标准水平基础上分别降低1%、2%、3%。试验期6 w。结果显示,降低日粮蛋白水平能够显著降低粪中吲哚、粪臭素、氮的含量及氨气浓度(P<0.05),杂粕型日粮显著提高氨气浓度(P<0.05);饲料类型和蛋白水平的交互作用能够显著降低粪中吲哚、粪臭素及氮的含量以及氨气浓度(P<0.05)。研究表明,玉米-豆粕型日粮蛋白水平降低1.5%、玉米-豆粕-棉粕型日粮蛋白水平降低2%、玉米-豆粕-花生粕型日粮蛋白水平降低2%时的饲喂效果最好。

预氯化对原水管道含氮污染物转化及微生物群落结构的影响

利用原水管道模拟装置,研究了前置预氯化工艺对原水输送过程中含氮污染物转化及微生物群落结构的影响。研究结果表明:低浓度的预氯化过程能够有效促进原水管道中硝化反应的进行,而较高浓度氯(>1.5 mg/L)则会使硝化过程受抑制。原水中溶解性有机氮(DON)浓度增加率随着加氯量的增加而升高,且水体中亲水性小分子DON比例也明显增加。投加低浓度氯(0.5~1.0 mg/L)在一定程度上能够提高原水管道内壁生物膜的微生物多样性,而投加高浓度氯(>1.5 mg/L)则会明显降低微生物多样性。预氯化后,部分耐氯菌门(如厚壁菌门)及菌属(如假单胞菌属、食酸菌属、不动杆菌属)占比逐渐上升并趋于稳定,变形菌门及硝化螺旋菌门在加氯后占比逐渐下降。

原水水质对输送管道中含氮污染物转化和生物膜的影响

原水的水质条件会影响原水输水管道内含氮污染物的转化。采用2套模拟管道装置,对不同原水水质条件下含氮污染物的转化以及微生物种群结构进行探究。结果表明,A、B两种原水在管道中均会发生硝化反应,NH4+-N和NO2--N的含量降低,NO3--N的浓度增高,原水水质较差的A水源水在管道中的硝化反应更为明显,且出水中出现更多比例的小分子溶解性有机氮(DON)。由于水中藻类较多,A水源水在出水中产生了更多比例的亲水性DON物质。仅当水源水不同时,原水营养水平高的管道中的微生物存在水平也相应更高,不同原水水质的输送管道内壁生物膜中的优势菌门基本一致,但各优势菌门的丰度不同,且原水水质好可促进管道内的生物多样性。

焦化废水含氮污染物分析与控制研究进展

焦化废水是一类典型的难降解工业废水,在目前焦化产能置换浪潮下,焦化废水总氮达标处理已成为行业普遍关注问题。焦化废水中含氮污染物种类较多,这导致了其生化降解处理过程的复杂性。基于此,对目前焦化废水处理中普遍应用的AO/AAO工艺、OAO工艺、AOAO及其变型工艺、OHO工艺和反硝化滤池等脱氮工艺及新型技术、设备的应用进行了分析,在此基础上进一步阐述了影响焦化废水脱氮效果的几个重要因素,主要包括毒性抑制成分、总氮成分、原水碳氮比,最后指出焦化废水脱氮技术可以从优化和合理分配原水碳源、强化硝化、增加深度反硝化和采用新型脱氮技术等几方面进行改良,以期为焦化废水总氮达标排放工艺的选择优化提供参考。

碳基层状双金属氢氧化物对含氮污染物的去除研究进展

水中含氮污染物种类繁杂,危害巨大,是亟待解决的环境问题之一。层状双金属氢氧化物(LDH)与多孔碳的复合材料(LDH/C)具备记忆效应、结构可调性、阴离子可交换性等优势,在去除水体中含氮污染物方面极具潜力。根据2015年以来LDH/C研究成果,系统综述了LDH/C的合成方法;详细介绍了LDH/C去除含氮污染物的吸附性能;重点阐述了LDH/C去除含氮污染物的吸附机理;最后,指出了LDH/C在研究过程中需要解决的问题。

氮掺杂的二氧化钛可见光催化降解水中含氮污染物的研究

目的:探讨可见光照射下氮掺杂的二氧化钛对水中含氮污染物的降解活性。方法:以硫脲为氮源,用水热法制备不同比例的氮掺杂二氧化钛。用X射线衍射、透射电子显微镜对产物的结构、形貌进行表征。在可见光照射下,以罗丹明B为模型染料污染物,考察所制备的系列样品的可见光催化活性。以乙酰甲胺磷为含氮的模型污染物考察最佳比例的氮掺杂的二氧化钛样品对水环境中的含氮污染物的降解活性。结果:掺杂适量的氮可以提高二氧化钛纳米粒子的可见光催化活性,氮的掺杂量为1.0%时可见光催化活性最高。水环境中总氮含量为Ⅳ类水时,经1.0%氮掺杂的二氧化钛可见光催化降解4 h,样品液的总氮含量可接近Ⅱ类水。结论:氮掺杂的二氧化钛在可见光下可有效降解水中的含氮污染物。

人工湿地构型对水产养殖废水含氮污染物和抗生素去除影响

利用水平潜流人工湿地和下行-上行复合垂直流人工湿地净化水产养殖废水,研究水流方式、水力停留时间对水产养殖废水中含氮污染物、抗生素等典型污染物净化效果的影响.结果表明,复合垂直流人工湿地对含氮污染物具有较好的去除效果,对TN、NH_4^+-N的去除率在水力停留时间为3 d时可分别达到58%、80%.采用BIOLOG微平板技术和高通量测序对两个人工湿地入流端基质微生物群落的分析发现,复合垂直流人工湿地因其内部结构有利于水流流向及溶解氧条件使得微生物活性和多样性均较高,Nitrospira属分布较多是氨氮去除效果较好的主要原因.水力停留时间对NO_3^--N、NO_2^--N的去除有较大影响,维持在3~4 d对各类含氮污染物可获得较好的去除效果.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对抗生素去除效果进行研究发现,人工湿地构型对抗生素的去除效果差异不大,两种人工湿地对恩诺沙星的去除效果优于磺胺甲唑和氟甲砜霉素,当水力停留时间从1 d延长至3 d可提高磺胺甲唑的去除率至50%以上.

养耕共生系统中含氮污染物的去除特性

为了研究养耕共生系统对循环养殖水质的控制效果,尤其是对含氮污染物的去除效果,在实验大棚内搭建了养耕共生系统,考察了循环系统90 d运行过程中的水质状况及鱼菜生长状况。在此基础上,通过静态运行实验分别考察了水耕栽培单元(平板种植架和管廊种植架)和固定化微生物单元(包埋硝化菌和弹性填料)对含氮污染物的净化效果。结果表明:循环运行实验中,高、低密度养殖池中TAN和NO_2-N均保持在安全浓度以下,鱼类和蔬菜生长良好且有明显生物量增长;静态实验中,2种水耕栽培单元内TAN、NO_2-N和NO_3-N浓度随反应时间下降,且与时间呈线性关系,空心菜对NO_3-N的净化速率最快,TAN其次,NO_2-N最慢;2种固定化微生物单元对TAN和NO_2-N的去除符合一级反应动力学特征,低浓度下降解能力显著;水耕栽培单元对循环养殖水中含氮污染物均有明显的去除作用,平板种植架对TAN、NO_2-N、NO_3-N和TN的24 h去除率分别为71.41%、45.72%、21.93%和23.14%,管廊种植架对上述指标的24 h去除率分别为43.54%、38.23%、19.12%和20.01%;固定化包埋微生物单元对TAN和NO_2-N有明显的去除作用,包埋硝化菌对TAN和NO_2-N的24 h去除率分别为65.51%和43.42%,弹性填料对上述指标的24 h去除率分别为7.53%和8.14%。

调水过程中城市内河含氮污染物负荷变化规律研究

针对我国城市内河污染日益严重的问题,以巢湖市老城区环城河为研究对象,拟定调水方案,进行调水试验。依据沿河水文水质情况,布设6个实时水质监测点,并将环城河概化为5个河段。应用测得的水文水质数据对各河段不同时间点的含氮污染物负荷进行估算,初步研究了各河段NH3-N、TN负荷量的变化规律。通过对比上下游各河段含氮污染物负荷去除效果,分析调水效果的影响因素,总结个别河段调水效果不佳的原因,提出4条优化意见。并结合实际情况,选取其中可行性较强的1条对其有效性进行实验验证。

含氮有机污染物在超临界水氧化(SCWO)中去除的QSAR模型

超临界水氧化(SCWO)作为一项高效的去除水体中有机污染物的技术已得到了广泛的应用。为了更好地理解含氮有机物污染物在SCWO中总氮(TN)去除的规律,本研究以定量构效关系(QSAR)模型为方法,构建了41种含氮有机污染物在SCWO中TN%与有机污染物分子量子化学参数之间的QSAR模型。其最优QSAR模型结果为TN%=84.20-374.34f(-)_(n)−99.74_(E_(gap))+1.80μ+180.498f(+)_(n),模型的验证结果表明,所建的最优QSAR模型对于预测TN%展现了良好的稳定性和预测能力。模型中量子化学参数分析结果表明,亲核及亲电攻击福井指数、偶极矩以及分子的前线轨道能量差是影响含氮有机污染物分子在SCWO中TN去除的内在量子因素,该模型的建立可为含氮有机污染物在SCWO中TN的去除效果和规律研究提供初始评估。

含氮有机污染物在环境介质中的迁移转化及影响因素分析

水环境中含氮有机污染物(Nitrogenous Organic Pollutants,NOPs)的存在,可导致消毒过程中产生致癌性和致突变性的含氮消毒副产物(N-DBPs),对饮用水安全构成严重威胁。介绍在饮用水处理过程中可能生成N-DBPs的几类NOPs,分析了它们在水环境中的分布特征、迁移转化规律及影响因素。在综述现有成果基础上,对该领域今后研究方向进行了展望。

鄱阳湖部分湖区微囊藻毒素和有机污染物检测与分析

目的:探讨鄱阳湖水质现状及影响水质的可能因素,为保护鄱阳湖水质提供基础数据。方法:应用LCMS/MS法、纳氏试剂光度法,N-(1萘基)-乙二胺光度法和酚二磺酸光度法分别对囊藻毒素(MC-LR,MC-RR和MC-YR)、氨氮(NH3-N)、亚硝酸盐氮(NO_2^--N)、硝酸盐氮(NO_3^--N)和化学需氧量(CODMn)进行检测,并对检测结果进行分析。结果:未检测到三种微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR);氨氮变化范围为0.285~1.420 mg·L^(-1),均值为0.785 mg·L^(-1);亚硝酸氮变化范围为0.08~0.078 mg·L^(-1),均值为0.034 mg·L^(-1);硝酸盐氮的变化范围0.025~0.120 mg·L^(-1),均值为0.060 mg·L^(-1),化学需氧量(CODMn)变化范围为1.84~4.48 mg·L^(-1),均值为2.95 mg·L^(-1);参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)水质介于Ⅱ类~Ⅳ类。结论:鄱阳湖的水环境质量总体情况尚可,但仍存在着一定的有机物污染。为了更好地保护鄱阳湖的自然资源,应加强对鄱阳湖湖区水质进行长期系统监测,以保证其水质符合标准。

芳香类污染物的厌氧生物降解研究

综述了国内外芳香类污染物厌氧降解的研究进展,详细阐述了含氮芳香类、氯代芳香类和酚类污染物厌氧降解的微生物类群与机理。提出了芳香类污染物生物降解今后发展方向的重点是共基质条件下生物降解性研究、厌氧-好氧条件下的生物降解性研究、高效工程菌和固定化细胞技术应用研究、构建基因工程菌和遗传学研究等技术领域。

废水硫自养反硝化的电子供体与功能基因研究进展

由于含氮废水的排放和含氮肥料的大量使用,氮污染成为一个日益严重的问题。生物处理的效率高、成本低、对环境友好,是废水脱氮的主要处理技术之一。硫自养反硝化由于不需要额外的碳源、产泥量少等特点而得到广泛关注。文章对单质硫、硫化物、硫代硫化物作为电子供体进行反硝化脱氮的研究进展进行了综述,探讨了硫自养反硝化的代谢途径和影响机制,对几种硫自养反硝化的影响因子进行了概述。在此基础上分析了硫自养反硝化微生物以及nar、nir、nor、nos等几种反硝化功能基因,并对反硝化工艺的发展和联用技术提出展望。

科技动态

我国科研人员诱变筛选出高效脱氮菌种。日前,农业农村部环境保护科研监测所乡村环境建设创新团队成功诱变筛选出高效异养硝化-好氧反硝化突变菌。该研究为生活污水脱氮治理提供了新的菌种资源和筛选方法。异养硝化-好氧反硝化是一种高效的污水生物强化脱氮技术。具有异养硝化-好氧反硝化功能的细菌可以利用环境中的有机物作为碳源和能源,实现同步硝化和反硝化,直接将含氮污染物脱除转化为氮气。因此,筛选具有高效异养硝化-好氧反硝化功能的微生物菌种对污水生物脱氮具有重要意义。

管材对原水输送管道中微生物群落结构及氮素转化的影响

研究不同管材(水泥内衬管、油漆内衬管)原水管道模拟装置中成熟生物膜的微生物群落结构及含氮污染物转化规律,并利用冗余分析阐明微生物与氮转化之间的关系。结果表明:不同管材的模拟管道内含氮污染物转化存在差异,油漆内衬管中硝化反应更为明显;粗糙度高的油漆内衬管中HPC稳定在1. 89×106～2. 45×106CFU/cm2,高于水泥内衬管的2. 60×105～4. 00×105CFU/cm2;不同管材管道内壁生物膜中优势菌门种类基本一致但丰度不同。优势菌门与含氮污染物转化关系密切,NH+4-N、NO-2-N的转化率与硝化螺旋菌门、拟杆菌门相对丰度呈显著正相关,而与绿弯菌门、酸杆菌门呈负相关关系。NO-3-N的转化率与厚壁菌门相对丰度正相关,与浮霉菌门、放线菌门表现出负相关性。同时,管材表面粗糙度越大,管道内的生物多样性也越大。油漆内衬管中硝化螺旋菌门、放线菌门、拟杆菌门相对丰度略高,因此硝化反应更明显,出水中出现更多的小分子DON,而管材对管道出水中DON的亲疏水性的影响不明显。